基于物联网节能及安防控制系统-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-153-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于物联网的节能及安防控制系统，以STM32单片机为核心控制器，并结合其他模块实现了对室内环境的监测和控制。该系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分利用STM32单片机获取输入部分数据，并通过内部处理来控制输出部分。输入部分由人体红外、温度采集模块、温湿度检测模块、烟雾检测模块、光敏电阻、独立按键和供电电路组成。输出部分包括OLED显示屏、加热继电器、制冷继电器、直流电机驱动、步进电机、USB灯、蜂鸣器和WiFi模块。系统根据设定的逻辑和条件进行自动控制。例如，当光照强度大于60且室外温度大于30度时，系统通过步进电机模拟窗帘关闭。当温度超过40度或在安防状态下检测到人时，系统触发蜂鸣器报警。在非安防状态下，当检测到人且光照强度低于最小值时，系统点亮USB灯。此外，系统还根据室内温度和烟雾浓度等条件进行加热、通风和空调控制。通过WiFi模块，系统能够将检测到的数据发送到手机端，用户可以通过手机进行实时监测和远程控制。此外，用户还可以通过WiFi设置烟雾浓度阈值、切换安防状态以及停止报警等操作。实验结果表明，该基于物联网的节能及安防控制系统能够有效地监测和控制室内环境，实现节能和安全的目标，具有较高的实用性和可靠性。
关键词：单片机；人体红外检测模块；光敏电阻；烟雾检测模块
字数：11000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5光照检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 人体红外检测模块
3.4 DHT11温湿度传感器
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程图
4.4 显示函数流程图
4.5 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 连接WIFI实物测试
5.3 光照检测实物测试
5.4超过阈值实物测试
5.3手机端控制实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
当前，随着人们对环境保护和安全意识的提高，节能和安防成为社会关注的焦点。同时，物联网技术的发展为实现智能化的节能及安防控制提供了新的机会。基于物联网的节能及安防控制系统能够通过智能感知和自动控制，实现对室内环境的监测和调控，从而提高能源利用效率和安全性。
在传统的节能控制系统中，往往需要人工干预和操作，效率低下且容易出错。而基于物联网的节能及安防控制系统通过传感器、控制器和通信模块的联动，能够实现对室内环境的智能感知和自动控制，提高能源利用效率，降低能源消耗。此外，该系统还能够根据安防需求，实时监测和报警，提高家庭和办公场所的安全性。节约能源：该系统能够实时监测室内环境的温度、光照等参数，并通过智能控制实现对加热、通风和空调等设备的自动调节，从而提高能源利用效率，减少能源浪费。提升安全性：基于物联网的安防控制系统能够通过人体红外、烟雾检测等传感器实时监测室内安全状况，并通过报警和联动控制措施提供安全保障，防止意外事件的发生。实现智能化管理：该系统通过WiFi通信模块与手机端连接，用户可以通过手机实时监测室内环境和远程控制设备，提供便捷的管理方式，提高生活和工作的舒适性和便利性。推动物联网技术应用：本论文研究的基于物联网的节能及安防控制系统是物联网技术在家居和办公环境中的典型应用，对于推动物联网技术的发展和应用具有重要意义。
1.2 国内外研究现状
目前，基于物联网的节能及安防控制系统已经成为国内外研究的热点领域。许多学者和研究机构在该领域进行了深入的研究和探索，取得了一定的进展。国内的一些研究机构和企业致力于开发智能家居系统，通过物联网技术实现对室内环境的智能感知和控制，包括节能控制和安防监测等功能。能源管理系统方面，一些研究机构提出了基于物联网的能源管理系统，通过实时监测能源消耗和设备状态，采用智能控制算法进行能源优化调度，以达到节能的目的。国外的研究机构和企业在智能建筑领域进行了大量的研究工作，利用物联网技术和传感器网络实现对建筑物的智能化管理，包括能源管理、安防监测、设备故障诊断等功能。在安防监控系统方面，国外的研究机构致力于发展基于物联网的安防监控系统，通过传感器和视频监控设备实时监测和分析环境，识别潜在的安全威胁，并采取相应的控制措施。总体而言，国内外的研究机构和学者都在探索基于物联网的节能及安防控制系统，旨在提高能源利用效率和安全性。他们通过使用不同的传感器、控制器和通信技术，设计智能化的算法和系统架构，为人们提供更智能、高效的控制和管理方案。然而，仍然存在一些挑战和待解决的问题，例如系统的可靠性、安全性和隐私保护等方面，这需要进一步的研究和探索。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本论文介绍了基于物联网的节能及安防控制系统的设计和实现。通过该系统，可以实现智能化的节能和安防功能，提高家庭和办公场所的能源利用效率和安全性。该系统采用STM32单片机为核心控制器，结合其他模块实现了自动控制窗帘、加热器、风扇、空调等设备，并能通过传感器检测人体活动和烟雾浓度变化进行报警和控制。此外，系统还支持与手机端的互联互通，实现远程监控和控制的功能。该论文的研究对智能家居和物联网领域具有重要意义，可以为相关领域的发展提供有益的借鉴和参考。
